Fizyka 4 Tom

Proszę zapoznać się z następującymi tematami z podręcznika:
1) Rozszczepienie światła białego w pryzmacie (str. 336) – jest to zasadniczo powtórzenie z gimnazjum;
2) Fale elektromagnetyczne (str. 340) – obwód LC można potraktować pobieżnie, natomiast należy zwrócić uwagę na to, czym są fale  elektromagnetyczne (str. 347) , jak się rozchodzą, jakie są zakresy i zastosowania tych fal (str. 348-351).

I jeszcze uwaga dotycząca sprawozdań: jeśli ktoś jeszcze nie oddał, a chce oddać i uniknąć jedynki, to proszę o kontakt przez e-mail.

(25.03.2020) Proszę potraktować podane wcześniej tematy jako dzisiejsze, ponieważ pojawiły się wątpliwości dotyczące legalności wprowadzania nowych zagadnień w okresie od 12 do 24 marca .

(26.03.2020) Proszę zapoznać się z zagadnieniem „Pomiar wartości prędkości światła” z podręcznika (str. 352). Warto zapamiętać, że:
– wartość prędkości światła w próżni jest dziś dokładnie ustalona (c = 299792458 m/s 3·108 m/s), natomiast przedefiniowano 1 metr jako odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1 / 299792458 s;
– z fizyki relatywistycznej (czyli szczególnej teorii względności Einsteina) wiadomo, iż obiekty materialne nie mogą osiągnąć wartości prędkości światła w próżni (w miarę zbliżania się do niej potrzebna do rozpędzenia się energia rośnie do nieskończoności);
– szybkość c jest maksymalną szybkością przenoszenia informacji (np. to, co widzimy patrząc na Słońce działo się ponad 8 minut temu, patrząc na gwiazdę Syriusz widzimy ją taką, jaką była ponad 8 lat temu).
I jeszcze ciekawostka: pomiar c przy użyciu kuchenki mikrofalowej i czekolady.

(27.03.2020) Proszę zapoznać się z tematem „Dyfrakcja i interferencja światła. Siatka dyfrakcyjna” (str. 355-359 w podręczniku). Przede wszystkim należy zwrócić uwagę, że te zjawiska świadczą o falowej naturze światła. Wcześniej omawiane zjawiska (odbicie, załamanie, rozszczepienie) nie dają odpowiedzi na pytanie czy światło jest falą, czy strumieniem cząstek. Proste doświadczenie, które można przeprowadzić w domu pokazane jest w tym filmiku. Efekty związane z interferencją światła obserwujemy na każdej płycie CD czy DVD – tęczowe barwy to efekt wzmocnienia fal światła o różnych długościach pod różnymi kątami zgodnie ze wzorem 13.3.

(30.03.2020) Proszę zapoznać się z tematem „Polaryzacja światła” (str. 359-363 w podręczniku). Zjawisko to świadczy o tym, że światło (tak, jak wszystkie fale elektromagnetyczne) jest falą poprzeczną. Przypominam, że fale dźwiękowe są falami podłużnymi i nie podlegają polaryzacji. Proszę też zwrócić uwagę na zastosowania tego zjawiska: okulary polaryzacyjne, wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD), fotografia, techniki badawcze (mikroskopia polaryzacyjna, defektoskopia i polarymetria), projekcja obrazu trójwymiarowego. Jeśli ktoś dysponuje okularami polaryzacyjnymi, może przeprowadzić obserwację zjawiska, obracając okulary na tle włączonego monitora LCD lub wyświetlacza w kalkulatorze. Możecie też posłuchać o polaryzacji w tym filmie.
Warto też pamiętać, że emitowane przez rozmaite nadajniki fale radiowe są spolaryzowane – ich polaryzacja (pionowa albo pozioma) zależy od anteny nadawczej.
Na podsumowanie zagadnień o falowych właściwościach światła proszę zrobić zad. 2/359 (w punkcie b proszę zwrócić uwagę, że maksymalną wartością sinusa jest 1) oraz zad. 2/363 (takie zadanko typu „udowodnij” pod kątem przygotowania do matury z matematyki).

(1.04.2020) Proszę zapoznać się z tematem „Zjawisko fotoelektryczne” (str. 364-367 w podręczniku) i zrobić notatkę. W większości jest to powtórzenie materiału z 1 klasy. Istotne jest zrozumienie, że zjawiska tego nie da się wytłumaczyć na gruncie falowej teorii promieniowania elektromagnetycznego i konieczne jest wprowadzenie pojęcia kwantu („porcji”) energii. Taki kwant można traktować jako bezmasową cząstkę czyli foton. Więcej o fotonie tu, a o zjawisku fotoelektrycznym i jego zastosowaniach tu. Skrótowe przedstawienie zjawiska można obejrzeć tu.
I jeszcze pytanie dotyczące oceniania: oceny ze sprawozdania i przewidywane oceny końcowe przesłać publicznie czy każdemu indywidualnie na e-mail?

(2 i 3.04.2020) Proszę zapoznać się z tematem „Emisja i absorpcja promieniowania elektromagnetycznego” (w podręczniku str. 368-371). W części jest to powtórzenie z klasy pierwszej. Podobnie jak w przypadku zjawiska fotoelektrycznego,
tak i w przypadku emisji i absorpcji promieniowania nie jest możliwe wyjaśnienie na gruncie falowej teorii promieniowania i trzeba do opisu tych zjawisk używać teorii kwantowej. Kto ciekawszy może skorzystać z epodręcznika: tu, tu i tu.

(6.04.2020) Proszę zapoznać się z rozdziałem 13.5. z podręcznika: “Promieniowanie rentgenowskie” (str. 372-379) i zrobić notatkę w zeszycie. Szczególną uwagę proszę zwrócić na powstawanie promieniowania rentgenowskiego o widmie ciągłym i charakterystycznego. Proszę zauważyć, że zjawiska dyfrakcji i interferencji świadczą o falowej naturze promieniowania, natomiast zjawisko Comptona da się wyjaśnić tylko w oparciu o teorię kwantów, która zakłada korpuskularną (cząsteczkową) naturę promieniowania. Taka podwójna natura promieniowania elektromagnetycznego jest obserwowana dla wszystkich jego zakresów. Nazywamy to dualizmem korpuskularno – falowym promieniowania elektromagnetycznego. Warto też obejrzeć prezentację o promieniach X  i jego zastosowaniach (medycyna, przemysł, nauka).

(8.04.2020) Proszę zapoznać się z tematem „Fale materii” (str. 381-385). W kilku ostatnich tematach omawiany był dualizm korpuskularno – falowy promieniowania elektromagnetycznego. Okazało się, że nie tylko promieniowanie elektromagnetyczne ma naturę dualną – taką naturę ma cała materia. W niektórych zjawiskach materia zachowuje się jak strumień cząstek, w innych – jak fala.
Proszę też zwrócić uwagę, że teoria dualizmu korpuskularno – falowego materii powstała na innej drodze, niż omawiane wcześniej teorie: tutaj najpierw pojawił się pewien pomysł (hipoteza de Broglie’a), a dopiero później uzyskano jej doświadczalne potwierdzenie (dyfrakcja elektronów). Obecnie ten sposób uprawiania nauki jest znacznie częściej spotykany niż 100 lat temu.
Życzę wszystkim spokojnych, zdrowych i pogodnych Świąt Wielkiej Nocy.

(15.04.2020) Zakończyliśmy dział dotyczący dualizmu promieniowania i materii. W ramach powtórzenia proszę obejrzeć ten film. Wykracza on miejscami poza podstawę programową, ale bardzo dobrze przedstawia zagadnienia fizyki kwantowej na podstawowym poziomie. Proszę też zrobić zadania 1/379 i 1/385.

(16.04.2020) Proszę zapoznać się z pierwszym tematem ostatniego już rozdziału z podręcznika „Modele przewodnictwa elektrycznego”: „Metale” (str. 388-390). Proszę zwrócić uwagę na wielkości mikroskopowe opisujące przewodnictwo elektryczne metali; trzeba mieć świadomość, że o makroskopowych właściwościach materii decydują zjawiska zachodzące na poziomie mikroskopowym.

(17.04.2020) Proszę zapoznać się z zagadnieniem przewodnictwa półprzewodników (str.391-392). W podręczniku mamy opis klasyczny przewodnictwa. Jeśli ktoś jest zainteresowany, może zapoznać się (np. tu) z podstawami pasmowej teorii przewodnictwa, która jest teorią kwantową. Jest to obecnie najczęściej wykorzystywany opis elektrycznych właściwości materii w fazie stałej.

(20.04.2020) Proszę zapoznać się z zagadnieniami dotyczącymi diody półprzewodnikowej i jej zastosowań (str.393-397). Akurat dla Was te tematy nie powinny być obce. Znalazłem film dobrze przedstawiający półprzewodniki i diody (zakres od 2:00 do 15:10). Oczywiście zainteresowani mogą obejrzeć cały film (w sumie niewiele więcej).

(22.04.2020) Proszę zapoznać się z tematem „Ciecze” (str. 399-401 w podręczniku) dotyczącym przewodnictwa elektrycznego cieczy. Mniejsze znaczenie mają wzory, natomiast trzeba mieć świadomość, że przewodnictwo cieczy jest przewodnictwem jonowym – przewodzą ciecze, które są elektrolitami. Jest to o tyle istotne, że elektrolity są w każdym chemicznym źródle prądu oraz w każdym żywym organizmie. Drugi dzisiejszy temat to „Rozwój fizyki”. Jest to już temat podsumowujący nauczanie fizyki w szkole ponadgimnazjalnej. Proponuję obejrzeć film o paradoksach w nauce. A jak ktoś ma czas może obejrzeć wykład prof. Hellera o związkach geometrii z fizyką.

(23.04.2020) Zakończyliśmy już materiał przewidziany do realizacji, zatem teraz kilka zadań typu maturalnego związanych z ostatnio realizowanymi tematami:
1) Promień pierwszej orbity dozwolonej w atomie wodoru wynosi R = 5,3·10 -11 m. Oblicz częstotliwość ruchu elektronu wokół jądra w sytuacji, gdy znajduje się on na pierwszej orbicie.
Wskazówka: należy skorzystać ze stałych fizycznych z karty wzorów maturalnych.
2) Uzupełnij zdania, które opisują jedną z metod obrazowania w medycynie.
Pierwszą zastosowaną w medycynie metodą diagnostyki obrazowej są prześwietlenia. W tym celu stosuje się promieniowanie …………………………….. . Jego źródłem jest …………………………… . Promieniowania tego można użyć do obrazowania wnętrza ludzkiego ciała, gdyż jest ono w różny sposób pochłaniane przez różne substancje. Im większa jest liczba ………………………… pierwiastka, w tym większym stopniu jest ono pochłaniane. Dlatego dobrze widać na zdjęciu kości i metalowe implanty.
3) Przez lampę przepływa wiązka elektronów o natężeniu 100 mA. Przyjmij, że około 1,5% wszystkich elektronów powoduje powstanie wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego, w zakresie długości fal bliskich granicy krótkofalowej widma ciągłego. Oszacuj liczbę kwantów wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego, które powstają w tej lampie w ciągu jednej sekundy.

(24.04.2020) I na koniec jeszcze 2 zadania.
1) Louis de Broglie zauważył, że stany energetyczne elektronu w atomie wodoru są związane z jego falową naturą. Dozwolone wartości energii elektronu można wyprowadzić z warunku, aby na orbicie o numerze n układała się całkowita wielokrotność długości fali (n· λ) odpowiadającej elektronowi. Promień orbity o numerze n wynosi: r n = n 2·r 1 ,
gdzie r 1 = 0,53·10 -10 m. Oblicz długość fali de Broglie’a elektronu znajdującego się na drugiej dozwolonej orbicie we wzbudzonym atomie wodoru.
2) Rozstrzygnij, czy podane poniżej informacje dotyczące promieniowania standardowej lampy rentgenowskiej są prawdziwe, czy – fałszywe. Wstaw obok każdego zdania literę: P, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub F, jeśli jest fałszywe.
1. Widmo promieniowania rentgenowskiego składa się z widma ciągłego i liniowego widma charakterystycznego.
2. Widmo ciągłe promieniowania rentgenowskiego powstaje przy przejściach elektronów w atomach pomiędzy wewnętrznymi poziomami energetycznymi.
3. Częstotliwości występujące w widmie charakterystycznym zależą od materiału, z którego wykonana jest katoda.
4. Fale promieniowania rentgenowskiego mają długości większe od długości fal promieniowania nadfioletowego.

Jeśli ktoś (np. zdający maturę z fizyki) ma jeszcze jakieś pytania, to nadal może się ze mną kontaktować.
Na koniec życzę wszystkim dobrze zdanej matury, dostania się na wymarzone studia i owocnego dorosłego życia.
Dziękuję za współpracę!